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Jueves 2 de noviembre de 2006 Un grupo de docentes y estudiantes encabezados por el biólogo Ricardo Cabrera montaron en el playón central del Pabellón II un péndulo más renovado, con mayor precisión en su funcionamiento y una proyección interesante. En esta nota, el proceso de construcción del mecanismo, sus posibilidades didácticas y la hazaña de conseguir una esfera más apropiada que la anterior. La pendulante bola gris que colgaba del techo del Pabellón II ya se había convertido en un artefacto de lo más familiar para la gente de Exactas, cuando un buen día desapareció. Chau bola, chau cuerda que la sostenía, chau plataforma que marcaba su paso, chau corralito. De acuerdo a lo planificado en sus comienzos (fines de 2004), el proyecto de montar un péndulo de Foucault en la Facultad contemplaba dos etapas: la de instalar un péndulo inercial y la posterior de incluir un sistema electrónico que mantuviera al péndulo en movimiento constante. Por Armando Doria (*)
El alma máter del proyecto fue Ricardo Cabrera, biólogo de la casa y profesor de Física del CBC. Después de convocatorias, reuniones abiertas, estudio, planificación, expedientes y el trabajo de voluntarios y personal de la Facultad, una bola de 26 kilos pudo ser colgada de una de las aberturas del techo del edificio. Hubo alegría. Se cumplía el sueño de varios: un péndulo de Foucault en Exactas, como en muchas de las principales instituciones científicas del mundo. Antes de que algunos comenzaran a preocuparse seriamente por el destino de la bola gris, hace menos de un mes apareció su hermana mayor, una bola cromada, de mayor tamaño y andar más distinguido. ¿Por qué cambió la bola gris? ¿Qué más cambió de aquel artefacto inicial? Las respuestas las tiene el propio Cabrera: "Si bien la primera etapa del proyecto parecía terminada a la vista, había cuestiones pendientes y defectos que resolver, algunos de difícil solución si partíamos de los materiales originales". Recordemos que el péndulo de Foucault es un mecanismo simple que permite advertir la rotación de la Tierra. Una masa cuelga de un punto fijo. Al hacerla pendular, la dirección de la oscilación parece ir girando con el tiempo; pero sólo parece: el péndulo oscila en una única dirección y lo que gira no es el péndulo sino el planeta. Este experimento de 1851 hizo célebre a Jean Bernard Léon Foucault, quien se convirtió en la primera persona en comprobar que, como todos aseguraban, la Tierra rotaba. Gran bola nueva Volvemos a Exactas. La masa que colgaba hasta el año pasado, además de esférica y gris, era un tanto problemática. Había sido hecha a través de fundición de hierro, y la colada no fue muy buena, por lo cual quedaron burbujas de aire en su interior, lo que generaba un balanceo de dirección poco precisa. Sus primeras oscilaciones fueron un tanto caóticas hasta que la cuerda que la sostenía comenzó a estabilizarse. De todas maneras, el movimiento estaba lejos del óptimo pretendido por el voluntarioso equipo coordinado por Cabrera, quien cuenta que "si bien el período de oscilación era correcto, generaba mucha elipse y tenía mucho spin". Ante la pregunta de si la heterogeneidad del material de la bola era el problema mayor, Cabrera dice que estuvieron analizando la situación. "Las causas no las sabemos del todo. Hicimos doscientas mil hipótesis, según fuimos estudiando para dónde hacía la elipse, por qué a veces era dextrógira, a veces sinistrógira, a veces mayor, a veces menor. La hipótesis que fue creciendo con más fuerza fue que la bola era suceptible a las corrientes de aire. Hicimos mediciones de corrientes de aire adentro del corralito y daban cosas horribles: un día que vos no sentís nada, y decís ´acá no corre una gota de aire´, el anemómetro marcaba a lo loco. Hasta usamos sahumerios para conocer las direcciones del aire". Había dos posibilidades para reducir el efecto de las corrientes de aire. Una, armando un corralito mucho más alto que el que tenía tradicionalmente, de más de dos metros, como suele hacerse en la mayor parte de los modelos. Una solución cara y no del todo cómoda. La mejor solución que se le ocurrió al equipo del péndulo fue cambiar la bola por una mucho más pesada, pasando de los 26 kilos de la utilizada en un primer momento a una nueva de 90 kilos. ¿Cuál es la razón por la cual se soluciona el problema de interferencia de las corrientes de aire con más masa? La respuesta la dio Galileo Galilei y la explica Cabrera: "Es por una aplicación del principio cuadrático cúbico de Galileo. Hay magnitudes que crecen con el cuadrado y hay otras que crecen con el cubo, y cuando algo crece en tamaño, crece más el cubo que el cuadrado. La virtud que hace péndulo al péndulo es su inercia, que crece con el cubo, y el rozamiento crece con el cuadrado, porque depende de la superficie". En conclusión, un péndulo de mayor masa es más virtuoso en relación con la inercia que defectuoso en relación con el rozamiento. "Al pasar a la masa de 90 kilos -cuenta Cabrera-, al segundo día de hacerlo oscilar nos dimos cuenta de que el régimen lo iba a alcanzar mucho más rápido que la bola anterior, que la encontró recién al mes. Al tercer día se comenzó a comportar de un modo más sereno. Descontamos que el período de precesión va a ser el correcto, pero tenemos que seguirlo para saber cómo se comporta". El movimiento perpetuo Como bien puede suponerse a partir del sentido común, después de ser impulsado, el péndulo tiende a quedarse quieto. El objetivo de la etapa que acaba de comenzar la gente del péndulo es incorporar un sistema electrónico que permita que el movimiento no se detenga: una vez en funcionamiento, él péndulo oscilará con una misma amplitud mientras se encuentre enchufado. Sigue Cabrera: "El diseño está hecho y el circuito está probado. Lo construí yo hace un año y le dimos uso corriente para probar que no tuviera desperfectos. Lo que hace el circuito es comandar dos relee, y esos dos relee van a dirigir el motor del péndulo". El dispositivo de recuperación de energía se ubicará en el centro hueco de la tarima, escondida debajo de la tapa de acrílico. Su función es la de encender un electroimán que le dará un pequeño impulso a la masa para que mantenga una amplitud constante. En vez de detenerse cada diez u once horas, el péndulo se mantendrá en movimiento y de esa manera podrá alcanzar a la totalidad de la periferia de la plataforma derribando uno tras otro los testigos de paso, cilindros de aluminio que se mantienen parados hasta que los golpea la masa, y que permitirán dejar constancia del giro del plano de oscilación. A la fecha, además de la bola de 90 kilos y los testigos de paso, se agregó un acrílico en el centro de la tarima con una foto satelital centrada en el pabellón II de Ciudad Universitaria. También se remplazó la cuerda de piano que sostenía la bola anterior por otra de mayor resistencia. Un artefacto amigable Cabrera cuenta que recoge muchos comentarios positivos sobre el péndulo en los pasillos de la Facultad, y en particular de boca de estudiantes de Física. "Sin duda que es un dispositivo apropiado para que se hubiera hecho cargo de él el departamento de Física. Considero que sería lo más natural. De hecho, cuando era un proyecto, el péndulo pasó por el Departamento para su aprobación técnica". La Facultad de Exactas financió la primera etapa de la construcción del péndulo en su totalidad, y en la segunda se agregaron otras firmas. Lo más caro es siempre la masa. La empresa Tenaris-Siderca, a través de la Fundación para el Desarrollo Tecnológico, donó un cilindro de hierro macizo que gracias a apoyos particulares se convirtió en la bola cromada (ver recuadro El cilindro...) Otra fuente vino del Ciclo Básico Común. El año pasado fue designado Annus mirabilis en homenaje a los 100 años de la publicación del paper de Albert Einstein sobre la Teoría de la relatividad especial. Ese mismo año el CBC cumplió 20 años. La coincidencia generó que las autoridades del Ciclo Básico decidieran asignar una suma de dinero a cada sede con el fin de construir algún artefacto con fines didácticos, y el péndulo calzó perfecto. Más allá de hacer las delicias de los adolescentes (quizás por su efecto "hipnótico") durante las Semanas de las Ciencias, el péndulo tiene múltiples utilidades para una facultad como Exactas. Es apto para realizar experiencias y prácticas para distintas materias del área de la Física y estimular el razonamiento científico. De hecho, son muchos los centros de estudios de primer nivel mundial que le dan uso didáctico (basta con hacer una búsqueda rápida en Internet para comprobarlo). Más allá de su potencial científico, se convirtió en todo un hito espacial: la gente que circula por el pabellón se detiene a mirarlo, funciona como punto de reunión y le da vida a un sector dormido durante la mayor parte del año: el playón central. Ahora, para concluir el ciclo, hay que esperar a la incorporación del mecanismo electromagnético, que promete llegar antes de fin de año.
(*) Oficina de Prensa - SEGB - FCEyN.
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